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背景与目的: 糖尿病外周神经病变(DPN)是糖尿病(DM)患者中较为常见也是较为棘手的慢性并发症之一,是糖尿病与神经病变、末梢血管病变合并而形成。DPN 的发病机制复杂,临床上的表现主要包括肢体麻木、感觉异常、蚁行、虫爬、还有针刺样疼痛等。有研究表明神经生长因子(NGF)在调控神经生长和促进神经元的存活及减少凋亡方面发挥着重要的作用。已有大量的研究证实,内质网应激(ERS)作为一种新的治疗靶标,参与了许多疾病的发生和发展过程。本文旨在探讨NGF对DPN是否具有改善作用,并进一步确定其发挥神经保护作用的具体机制。 方法: 动物水平研究:SD雄性大鼠(200–220 g)饲养于温州医科大学动物实验中心,12 h光/暗循环周期,室内温度维持为23±2℃,相对湿度维持在55±10%,所有的大鼠均可自由获取食物和水。在适应环境1周之后,禁食12 h,以制备DPN模型,模型制备标准参照Nakae, M等人的方法[1]。具体过程如下:首先将链脲佐菌素(STZ)在避光条件下溶解于0.01M的柠檬酸缓冲液中(PH = 4.5)并置于冰上,STZ的浓度为8.0 mg/ml,每只受试大鼠腹腔注射STZ的剂量为60 mg/kg,注射STZ后的第1、3、7天检测大鼠的随机血糖浓度,三次随机血糖浓度均 ≥16.7 mmol/L时视为造模成功的糖尿病大鼠(具体血糖浓度见表1),继续饲养待其自然发生神经病变过程,8周后视为造模成功的DPN大鼠。将血糖水平稳定,状态良好的糖尿病大鼠随机分成糖尿病神经病变组(DPN组)和给药组(DPN +NGF组),将未给予STZ注射的大鼠作为对照组(Control组),每组各10只。给药组为连续30天尾静脉注射NGF(0.5 mg/kg),DPN组给予相同体积的生理盐水, Control组未注射任何溶液。给药结束后,将大鼠的坐骨神经组织取下来用于生化和分子分析,通过HE染色、透射电子显微镜(TEM)观察各组大鼠坐骨神经结构的改变情况,运用蛋白质印记法(WB)检测各组大鼠ERS蛋白的表达水平。2细胞水平研究:本研究选取大鼠雪旺细胞(RSC 96),在含有30mM葡萄糖的培养基中培养,以模拟 DPN 条件下外周神经系统的雪旺细胞(SCs)状态。 (1)高糖处理,根据不同的时间点(6 h、12 h、24 h、48 h、96 h)分组培养,并设置相同浓度的甘露醇组用于排除渗透压的影响,通过 WB 法检测各时间点下ERS相关蛋白的表达水平; (2)确定时间点后,提前2 h给予浓度梯度的NGF (0、25、50、100、200 ng/mL),ERS相关蛋白表达被明显抑制时的浓度点确定为最佳给药浓度。确定时间点和给药浓度后,细胞分成 Control 组、HG 组、HG+NGF组、NGF组,运用WB和细胞免疫荧光染色检测各组ERS相关蛋白、凋亡蛋白的表达水平,运用流式细胞仪检测各组细胞的早期凋亡率。同时对ERS的上游信号通路(PI3K/Akt/GSK3β和ERK1/2)相关蛋白的表达水平进行检测,并使用PI3K的抑制剂LY294002或ERK1/2的抑制剂U0126对实验进行干预,再次检测各组信号通路相关蛋白、ERS相关蛋白与凋亡蛋白表达水平的变化。 结果: (1)动物水平:HE染色及TEM的结果显示DPN组的大鼠坐骨神经纤维出现降解,排列稀疏,髓鞘变薄,这些异常情况在给予NGF后得到了明显的改善,WB法的结果显示DPN组神经结构内的内质网应激蛋白表达水平显著上调,而NGF组则逆转了上调的内质网应激蛋白的表达水平。 (2)细胞水平:高糖刺激的最佳时间点是24 h,该时间点下NGF的最佳给药浓度为50 ng/mL;给药后可抑制SCs在高糖条件下诱导的内质网应激并减少细胞的凋亡水平;NGF的保护作用与激活PI3K/Akt/GSK-3β和ERK1/2信号通路有关;与未加抑制剂组(HG+NGF)相比较,抑制剂组(HG+NGF+LY294002、 HG+NGF+U0126)的内质网应激表达水平再次增加,细胞凋亡率也明显增加。 结论: 本研究明确表明,外源性神经生长因子NGF改善了DPN大鼠坐骨神经的结构,增加了SCs的存活。NGF是通过激活PI3K/Akt/GSK-3β和ERK1/2信号通路抑制内质网应激的表达水平,减少因内质网应激过表达而诱导的细胞凋亡,发挥对糖尿病外周神经病变的改善作用。我们的研究对建立有效的DPN治疗策略可提供重要的理论基础。